劉云平

（中鐵上海設(shè)計院集團合肥有限公司，合肥　230011）

市政道路下穿鐵路立交橋雨水泵站設(shè)計探討

劉云平

（中鐵上海設(shè)計院集團合肥有限公司，合肥230011）

市政道路下穿鐵路時，需要重點考慮雨水排水問題。雨水泵站設(shè)計的合理性直接關(guān)系到市政道路運行的安全性和暢通性。結(jié)合淮南市中興路下穿淮南鐵路立交橋工程施工設(shè)計，對雨水泵站的選址、泵站規(guī)模確定、水泵選型等進行探討，并提出合理化建議。

下穿鐵路立交橋；雨水泵站；市政道路；清污設(shè)備

隨著我國城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，市政道路不斷地拓寬改造，常會出現(xiàn)市政道路與鐵路交叉的情況。根據(jù)鐵路總公司和上海鐵路局要求，考慮安全因素，市政道路與鐵路交叉一般不再采用平交的形式，而采用立交形式。立交形式一般包括2種：市政道路上跨鐵路的為上跨式，市政道路下穿鐵路的為下穿式［1］。上跨式立交橋由于工程造價遠高于下穿式立交橋，因此在市政道路拓寬改造時，常采用下穿鐵路的形式。

由于下穿鐵路立交橋引道部分縱坡較大（一般為2.5%～3.5%）［2］，雨水沿引道快速匯流到立交橋引道最低點，如不及時排放引道最低點的雨水，短時間內(nèi)有可能造成橋下積水，影響機動車和行人通行，嚴重時可能會影響行人的人身安全。

1　項目背景

淮南市中興路下穿淮南鐵路立交橋工程位于淮南線K5+233處，與淮南線夾角為73.28°，該立交橋為5孔分離式箱形橋，設(shè)計凈寬為10.6 m+ 12.0 m+6.9 m+12.0 m+10.6 m。兩側(cè)10.6 m箱體通行非機動車及行人，結(jié)構(gòu)高度為6.70 m，使用凈高不小于2.50 m；12.0 m箱體通行機動車，結(jié)構(gòu)高度為6.70 m，使用凈高為5.12 m；6.9 m為道路綠化分隔帶。路幅寬度為60.0 m，為淮南市規(guī)劃主干道。為了保證箱型橋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，引道最低點設(shè)置在箱型橋的外側(cè)，道路里程為AK2+906，雨水泵站平面布置詳見圖1。

2　項目選址

泵站的選址非常重要，涉及到安全、經(jīng)濟、運行管理等方面。選址時，應通過現(xiàn)場踏勘尋找雨水合適出路，并結(jié)合市政規(guī)劃，收集當?shù)氐刭|(zhì)條件和最高洪水位等資料。根據(jù)相關(guān)規(guī)范泵房外壁與鐵路中心線距離不能小于20 m，與市政道路引道擋墻距離不能小于5 m，在滿足規(guī)范要求情況下使泵站盡量靠近引道最低點，減少泵站挖方，少占耕地。由于道路專業(yè)把引道最低點設(shè)置在立交橋北側(cè)，且預留排水檢查井在道路西側(cè)非機動車上，所以在立交橋西北側(cè)新建泵站。

圖1　雨水泵站總平面

泵站的設(shè)計地面標高還要考慮防洪的要求。由于本立交橋外擋墻帽石頂標高為29.50 m，因此確定泵站的室外地面標高為29.50 m，泵房室內(nèi)地面標高比室外設(shè)計標高高0.30 m，防止泵房被淹沒。泵站生產(chǎn)用房要考慮造型與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，同時兼顧經(jīng)濟性和安全性。

根據(jù)GB 50014-2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》（2014年版）第5.1.9條規(guī)定，排水泵站供電應按二級負荷設(shè)計，特別重要地區(qū)的泵站，應按一級負荷設(shè)計。當不能滿足上述要求時，應設(shè)置備用動力設(shè)施。中興路為淮南市主干道，應按一級負荷設(shè)計，業(yè)主僅能引入一路電源，本工程在生產(chǎn)用房內(nèi)配置柴油發(fā)電機，作為備用電源。

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘和道路總體專業(yè)協(xié)商，泵站出水池雨水通過新設(shè)d 1 600 mm排水管排至道路總體專業(yè)新建市政雨水系統(tǒng)，標高和流量滿足要求。

3　泵站計算

3.1立交排水泵站雨水參數(shù)確定及公式選用

3.1.1設(shè)計重現(xiàn)期

根據(jù)GB 50014-2006（2014年版）［3］規(guī)定，立交交叉道路排水系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計重現(xiàn)期不小于10 a，位于中心城區(qū)的重要地區(qū)，設(shè)計重現(xiàn)期應為20～30 a，本工程取P=20 a。

3.1.2集水時間確定

雨水管道中某設(shè)計斷面的集水時間t由地面集水時間t1和雨水在管道中流到該設(shè)計斷面所需要的時間t2組成，即t=t1+m t2，其中m為折減系數(shù)。

由于雨水在管道中流動時間較短，t2一般忽略不計。根據(jù)JTG/TD 33-2012《公路排水設(shè)計規(guī)范》中第9.1.4條的公式計算t1［4］：

式中：n---引道粗糙系數(shù)，取0.013；

i---引道坡度，取3%。

計算得：t1=6.77 min。因此，取t=6 min。

下穿立交橋道路雨水收集由于引道縱坡較大，引道上的雨水篦子收水能力有限，大量雨水沿引道縱坡匯流至引道最低點處，所以應該在引道最低點處加密雨水篦子，提高收集雨水的可靠性。

3.1.3匯水面積確定

匯水面積的大小與泵站的規(guī)模息息相關(guān)，匯水面積過大，工程造價增加；過小則不能保證立交橋引道內(nèi)排水的有效性。同時，根據(jù)GB 50014-2006（2014年版）第4.10.2條第6款規(guī)定，立交交叉道路易采用高水高排，低水低排，且互不相通的系統(tǒng)。因此結(jié)合工程設(shè)計經(jīng)驗，選擇引道的寬度為計算寬度，引道兩端邊坡點之間的距離為長度，確定為匯水面積，邊坡點外側(cè)的市政道路排水則另行考慮，不納入泵站排水系統(tǒng)［5］。

引道寬度B取61.2 m，長度L取580.0 m，匯水面積F=LB=35 496 m2。

3.2雨水量計算

根據(jù)GB 50014-2006（2014年版），雨水量計算如下；

Q=ψ q F（2）

式中：ψ---綜合徑流系數(shù)，混凝土和瀝青路面為0.90～0.95，本設(shè)計取0.90；

F---匯水面積，hm2；

q---暴雨強度公式，L/（s·hm2），淮南市暴雨強度公式為：

計算得q=657.75 L/（s·hm2），Q=7 565 m3/h。

4　水泵選型

作為雨水泵站的核心，水泵對泵站的運行效率有著重要影響。一般要求水泵安裝簡單、維修方便，運行可靠，故障率低。潛水泵均滿足這些要求，因此，在進行市政道路下穿鐵路立交橋泵站設(shè)計時宜選擇潛水泵。為了防止泵井內(nèi)大密度顆粒沉淀，建議選擇能自動攪勻的潛水泵。對流量進行設(shè)計時，應按設(shè)計秒流量確定，水泵數(shù)量應該按照計算確定。

根據(jù)泵站Q=7 565 m3/h，H=13 m，配置排污泵如下：400JYWQ2000-13-4400-110型自動攪勻排污泵5臺［6］，4用1備，Q=2 000 m3/h，H=13 m，N=110 kW；100JYWQ100-15-2000-7.5型自動攪勻排污泵1臺，Q=100 m3/h，H=15 m，N= 7.5 kW。水泵均采用液位自動開啟。當雨水量較小時，采用小功率水泵運行，隨著降雨量的增加，其余水泵陸續(xù)投入運行。同時，配置CD13.0-18D電動葫蘆1臺。

5　清污設(shè)備選型

市政道路前期雨水中含有較大的雜質(zhì)和漂浮物，為了防止雜質(zhì)和漂浮物被吸入水泵，損壞泵體，在雨水進入泵房前需設(shè)置格柵，對較大雜質(zhì)和漂浮物進行攔截，從而延長水泵的使用壽命，有利水泵的日常維護。根據(jù)泵站的設(shè)計流量18.2×104m3/d（7 565 m3/h），查設(shè)備選型手冊得知，清污機選用HG-2800型。因此，本工程在泵房前設(shè)置格柵井1座，配置HG-2800型回轉(zhuǎn)式格柵清污機1臺，以便于雨水初步處理。

6　結(jié)語

通過對本工程設(shè)計過程的經(jīng)驗總結(jié)，提出如下建議：

（1）堅持以人為本，泵站內(nèi)設(shè)備盡量采用自動化運行，減少人力的使用，本設(shè)計中水泵和格柵清污機均為自動控制。

（2）以規(guī)范為準繩，采取高水高排，低水低排等技術(shù)措施，如設(shè)置駝峰點，嚴禁引道變坡點外側(cè)雨水匯流至雨水泵站。

（3）保持雨水泵站出水的暢通，立交橋下積水常常是因為泵站出水出路堵塞，建議在進行泵站設(shè)計時，雨水出路的可靠性要充分論證再進行設(shè)計。

［1］劉猛，陶月贊，郭增輝.下穿既有鐵路線立交橋雨水泵站設(shè)計［J］.工程建設(shè)與設(shè)計，2011，（3）：112-114.

［2］駱培明.下穿鐵路立交橋雨水排水系統(tǒng)設(shè)計探討［J］.鐵道建筑，2010，（4）：26-28.

［3］上海市建設(shè)和交通委員會.室外排水設(shè)計規(guī)范：2014年版：GB 50014-2006［S］.北京：中國計劃出版社，2014.

［4］中交路橋技術(shù)有限公司.公路排水設(shè)計規(guī)范：JTG/TD 33-2012［S］.北京：人民交通出版社，2013.

［5］孫艷濤.下穿鐵路立交橋排水泵站設(shè)計及安全防護［J］.給水排水，2015，41（4）：45-47.

［6］林慶，林昌國.淺談雨水泵站設(shè)計［J］.工業(yè)用水與廢水，1999，30（2）：46-47.

Discussion on design of rainwater pump station of municipal road under railway overpass

LIU Yun-ping
（Hefei Co.，Ltd.，of China Railway Shanghai Design Institute Group，Hefei 230011，China）

Rainwater drainage of municipal road under railway overpass is the problem that should be considered emphatically，therefore，the rationality of the design of rainwater pump station is directly related to the safety and unblocked reliability of municipal roads.Combined with the engineering construction design of Zhongxing road of Huainan city under railway overpass，the site selection，scale determination and pump selection of rainwater pump station were discussed with rationalization proposals put forward at the same time.

underneath railway overpass；rainwater pump station；municipal road；cleaning devices

TU992.25

B

1009-2455（2016）04-0077-03

劉云平（1983-），男，河南駐馬店人，工程師，碩士，從事鐵路與市政給排水工程設(shè)計，（電子信箱）271835991@qq.com。

2016-06-03（修回稿）